(57)【要約】【課題】緩衝材を厚くすることなく、簡単な構成で落下衝撃等による破損を容易に防止できると共に、小型化に対応できる携帯機器を提供する。【解決手段】携帯機器１４は、筐体１３と、第１緩衝材１２と、カメラモジュール１０とを備えている。カメラモジュール１０は、光学レンズおよびＣＣＤ受光部を備えた光学部品搭載部1０Ａと、カメラモジュール筐体部１０Ｂ(質量体)と、第２緩衝材１０Ｃとを備えている。機構部品搭載部１０Ｂは、光学部品搭載部１０Ａに第２緩衝材１０Ｃを介して接続される。カメラモジュール１０は、第１緩衝材２を介して、光学部品搭載部１０Ａの上面および底面を、筐体１３によって挟持されている。上記筐体３に衝撃が作用した場合、機構部品搭載部１０Ｂが振動することで光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度を低減する。【選択図】図１
2006146076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を含む第１カメラモジュール部と、
上記第１カメラモジュール部と組み合わせてカメラモジュールを構成する第２カメラモジュール部と、
上記第１,第２カメラモジュール部を内部に収納する筐体と、
上記第１カメラモジュール部または上記第２カメラモジュール部のいずれか一方と上記筐体とを接続する第１緩衝材と、
上記第１カメラモジュール部と上記第２カメラモジュール部とを接続する第２緩衝材と
を備えたことを特徴とする携帯機器。
【請求項２】
請求項１に記載の携帯機器において、
上記第１カメラモジュール部は、上記撮像素子と光学部品を有し、
上記第２カメラモジュール部は、上記光学部品を保持または変位させる機構部を有することを特徴とする携帯機器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の携帯機器において、
上記第１カメラモジュール部または上記第２カメラモジュール部のいずれか他方と上記筐体とを接続する第３緩衝材を備えたことを特徴とする携帯機器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の携帯機器において、
上記第１カメラモジュール部の固有振動数よりも上記第２カメラモジュール部の固有振動数が高くなるように、上記第１,第２カメラモジュール部の各質量と上記第１,第２緩衝材の各ばね定数を設定したことを特徴とする携帯機器。
【請求項５】
請求項４に記載の携帯機器において、
上記第２カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されたとき、少なくとも上記第１緩衝材のばね定数を、上記筐体に加わった衝撃による上記第１カメラモジュール部の最大加速度が略最小になる値に設定したことを特徴とする携帯機器。
【請求項６】
請求項４に記載の携帯機器において、
上記第１カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されたとき、少なくとも上記第２緩衝材のばね定数を、上記筐体に加わった衝撃による上記第１カメラモジュール部の最大加速度が略最小になる値に設定したことを特徴とする携帯機器。ことを特徴とする携帯機器。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の携帯機器において、
上記第１カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されたとき、上記第２カメラモジュール部の質量よりも上記第１カメラモジュール部の質量が大きく、かつ、上記第２緩衝材のばね定数よりも上記第１緩衝材のばね定数が大きいことを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カメラモジュールを備えた携帯機器に関し、特に耐衝撃性能の向上を目的とする構造の携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラモジュールを備えた携帯機器が広く普及している。しかし、このような携帯機器を使用者が誤って落下させた場合、落下衝突により作用する衝撃によって、カメラモジュールに急激な加速度が発生し、カメラモジュールが破損する可能性がある。この落下衝突のときにカメラモジュールの破損を防ぐ携帯機器として、次のような携帯電話装置が公知である。
【０００３】
従来の第１の携帯機器としては、図９に示す撮影機能付の携帯電話装置がある(例えば、特開２００４−６１５３０号公報(特許文献１)参照)。図９は、撮影機能付の携帯電話装置１１０を模式的に示す断面図であり、携帯電話装置１１０は撮影のためのカメラモジュール３００を備えている。
【０００４】
上記カメラモジュール３００は、図９に示すように、焦点調整用レンズまたはズーム用レンズを駆動するための静電アクチュエータ３１０を備えている。この静電アクチュエータ３１０は、レンズを搭載する図示しない可動子と、この可動子の移動空間が所定方向に設けられた図示しない直方体状に形成された図示しない固定子とから構成されている。
【０００５】
このようなカメラモジュールを搭載した携帯機器では、次のような問題があった。すなわち、携帯機器が床などに落下したときに、静電アクチュエータの数ミクロン程度しかギャップのない固定子と可動子が接触してカメラモジュールが破損する可能性がある。また、車両運搬時に携帯機器に衝撃や振動が作用した場合でも、固定子と可動子が接触してカメラモジュールが破損する可能性がある。
【０００６】
上記課題を解決するために、上記従来の第１の携帯電話装置は次のように構成される。図９に示すように、筐体１２０と、筐体１２０内に収容されたカメラモジュール３００および電子機器１４１を搭載した実装基板１４０とを備え、筐体１２０は、相対向する第１筐体１２１と第２筐体１２２を備え、カメラモジュール３００は、第１筐体１２１および第２筐体１２２からそれぞれ緩衝材１３１,１３２を介して挟持されている。
【０００７】
このように構成された携帯電話装置１１０においては、カメラモジュール３００が筐体１２０から緩衝材１３１,１３２を介して支持されているので、床などに落下したときや車両運搬時等に衝撃や振動が作用した場合であっても、その衝撃などが緩和された状態で静電アクチュエータに伝達されるため、固定子と可動子が接触するのを防止できる。これにより、カメラモジュール３００の破損を防止することができる。
【０００８】
上記従来の第１の携帯電話装置のように、筐体とカメラモジュールとの間にゴムまたはゲル製の緩衝材を備えた携帯機器においては、カメラモジュールに伝わる衝撃は緩衝材によって緩和されるため、カメラモジュールが破損し難い。
【０００９】
また、従来の第２の携帯機器としては、図９に示す携帯電話装置と同様に、カメラ本体と、カメラ本体に収納される鏡筒ユニットを弾性部材を介して接続することで、外力が加わったときに筐体ユニットにかかる負荷を低減するものがある(例えば、特開２００３−１６７１８１号公報(特許文献２)参照)。
【００１０】
しかし、このような携帯機器を小型化する場合、機構部品が狭い筐体内に高密度に実装されることになるため、落下衝突などによる衝撃が筐体に作用して筐体が変形した場合、カメラモジュールに筐体などの他の機構部品がカメラモジュールに衝突し、カメラモジュール(特にセラミック基板上に撮像素子が搭載された部分)が破損する可能性がある。
【００１１】
また、小型化を図るほど、衝撃を吸収する緩衝材を備えるための空間を確保することも困難になり、緩衝材の厚みを薄くせざるを得ない。そのような場合には、従来の第１の携帯機器としての携帯電話装置のように緩衝材によりカメラモジュールに作用する衝撃を低減することが困難となる。
【特許文献１】特開２００４−６１５３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６７１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の目的は、緩衝材を厚くすることなく、簡単な構成で落下衝撃等による破損を容易に防止できると共に、小型化に対応できる携帯機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、この発明の携帯機器は、撮像素子を含む第１カメラモジュール部と、上記第１カメラモジュール部と組み合わせてカメラモジュールを構成する第２カメラモジュール部と、上記第１,第２カメラモジュール部を内部に収納する筐体と、上記第１カメラモジュール部または上記第２カメラモジュール部のいずれか一方と上記筐体とを接続する第１緩衝材と、上記第１カメラモジュール部と上記第２カメラモジュール部とを接続する第２緩衝材とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の携帯機器によれば、上記第１カメラモジュール部または第２カメラモジュール部のいずれか一方と筐体とを第１緩衝材を介して接続すると共に、第１カメラモジュール部と第２カメラモジュール部とを第２緩衝材を介して接続することによって、第２カメラモジュール部は、衝撃吸収用の重量体となって落下衝撃に対して第１カメラモジュール部よりも早く応答し、落下衝突によるエネルギーを吸収する。これにより、上記筐体に衝撃が作用した場合であっても、第２カメラモジュール部が振動して衝撃を吸収することにより、衝撃に弱い撮像素子を含む第１カメラモジュール部に発生する加速度を低減する。したがって、緩衝材を厚くすることなく、簡単な構成で落下衝撃等による破損を容易に防止できると共に、小型化に対応できる。
【００１５】
また、一実施形態の携帯機器は、上記第１カメラモジュール部は、上記撮像素子と光学部品を有し、上記第２カメラモジュール部は、上記光学部品を保持または変位させる機構部を有することを特徴とする。
【００１６】
上記実施形態の携帯機器によれば、上記光学部品を保持または変位させる機構部を有する第２カメラモジュール部を衝撃吸収用の重量体として用いて、衝撃に弱い撮像素子と光学部品を有する第１カメラモジュール部に発生する加速度を低減して、撮像素子と光学部品が落下などにより破損するのを防止できる。また、上記機構部を有する第２カメラモジュール部を重量体として用いるので、別に重量体を設けることなく、小型化が図れる。
【００１７】
また、一実施形態の携帯機器は、上記第１カメラモジュール部または上記第２カメラモジュール部のいずれか他方と上記筐体とを接続する第３緩衝材を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記実施形態の携帯機器によれば、上記第１カメラモジュール部または第２カメラモジュール部のいずれか他方と筐体とを第３緩衝材を介して接続することによって、第１,第２緩衝材と共に協働して衝撃を吸収することができる。
【００１９】
また、一実施形態の携帯機器は、上記第２カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されるとき、上記第１カメラモジュール部の固有振動数よりも上記第２カメラモジュール部の固有振動数が高くなるように、上記第１,第２カメラモジュール部の各質量と上記第１,第２緩衝材の各ばね定数を設定したことを特徴とする。
【００２０】
上記実施形態の携帯機器によれば、上記第２カメラモジュール部が筐体に第１緩衝材を介して接続される場合に、第１,第２カメラモジュール部の各質量と第１,第２緩衝材の各ばね定数を設定して、第１カメラモジュール部の固有振動数よりも上記第２カメラモジュール部の固有振動数が高くすることによって、第２カメラモジュール部が衝撃に対して第１カメラモジュール部よりも早く応答し、衝突によるエネルギーを効果的に吸収することで、撮像素子を含む第１カメラモジュール部に発生する加速度を低減できる。
【００２１】
また、一実施形態の携帯機器は、上記第２カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されたとき、少なくとも上記第１緩衝材のばね定数を、上記筐体に加わった衝撃による上記第１カメラモジュール部の最大加速度が略最小になる値に設定したことを特徴とする。
【００２２】
上記実施形態の携帯機器によれば、上記第２カメラモジュール部が筐体に第１緩衝材を介して接続されている場合、上記筐体に衝撃が加わったとき、第１カメラモジュール部の最大加速度が略最小になるように、少なくとも第１緩衝材のばね定数の最適値をシミュレーション等により求める。そうして求めた最適値を第１緩衝材のばね定数として設定する。これにより、衝撃に弱い撮像素子を含む第１カメラモジュール部への加速度の低減効果が大きくなる。
【００２３】
また、一実施形態の携帯機器は、上記第１カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されたとき、少なくとも上記第２緩衝材のばね定数を、上記筐体に加わった衝撃による上記第１カメラモジュール部の最大加速度が略最小になる値に設定したことを特徴とする。
【００２４】
上記実施形態の携帯機器によれば、上記第１カメラモジュール部が筐体に第１緩衝材を介して接続されている場合、上記筐体に衝撃が加わったとき、第１カメラモジュール部の最大加速度が略最小になるように、少なくとも第２緩衝材のばね定数の最適値をシミュレーション等により求める。そうして求めた最適値を第２緩衝材のばね定数として設定する。これにより、衝撃に弱い撮像素子を含む第１カメラモジュール部への加速度の低減効果が大きくなる。
【００２５】
また、一実施形態の携帯機器は、上記第１カメラモジュール部が上記筐体に上記第１緩衝材を介して接続されたとき、上記第２カメラモジュール部の質量よりも上記第１カメラモジュール部の質量が大きく、かつ、上記第２緩衝材のばね定数よりも上記第１緩衝材のばね定数が大きいことを特徴とする。
【００２６】
上記実施形態の携帯機器によれば、上記第１カメラモジュール部が筐体に第１緩衝材を介して接続されるときは、第２カメラモジュール部の質量よりも第１カメラモジュール部の質量を大きくすることによって、衝撃に弱い撮像素子と光学部品を有する第１カメラモジュール部に発生する加速度を低減するための各パラメータ(第１,第２カメラモジュール部の質量や第１,第２緩衝材のばね定数,粘性係数)の設計が容易にできる。また、上記第１カメラモジュール部が筐体に接続する第１緩衝材のばね定数を第２緩衝材のばね定数よりも小さくすることにより、第１緩衝材の厚さを薄くして小型化が容易になる。
【００２７】
なお、上記第２カメラモジュール部が筐体に第１緩衝材を介して接続され、筐体、第１緩衝材、第２カメラモジュール部、第２緩衝材、第１カメラモジュール部の順に衝撃が伝わる場合も、第１カメラモジュール部の質量よりも第２カメラモジュール部の質量を大きくすることによって、衝撃に弱い撮像素子と光学部品を有する第１カメラモジュール部に発生する加速度を低減するための各パラメータ(第１,第２カメラモジュール部の質量や第１,第２緩衝材のばね定数,粘性係数)の設計が容易にできる。
【００２８】
なお、上記第１カメラモジュール部に含まれるものは、上記撮像素子や光学部品のみに限らず、機構部の一部を含んでいてもよい。
【００２９】
また、上記第２カメラモジュール部は、衝撃吸収のための質量体の役割を果たし、機構部や光学部品を含んでもよい。
【００３０】
さらに、上記緩衝材は、ゴムやゲルまたは樹脂のいずれでも、上記目的を達成できる。
【発明の効果】
【００３１】
以上より明らかなように、この発明の携帯機器によれば、衝撃によってカメラモジュールに発生する加速度を低減でき、落下衝撃などによる破損を簡単な構成で容易に防止できる小型のカメラモジュールを備えた携帯機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の携帯機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３３】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態に係わる携帯機器を模式的に示す断面図である。この第１実施形態の携帯機器４は、図１に示すように、カメラモジュール１０と、第１緩衝材１２と、上記カメラモジュール１０と第１緩衝材２とを内部に収納する筐体１３とを備えている。上記カメラモジュール１０は、その上面および底面を、第１緩衝材１２を介して筐体１３によって挟持されており、外部から筐体１３に衝撃が作用した場合、その衝撃は第１緩衝材１２によって緩衝されカメラモジュール１０に伝達される。
【００３４】
また、上記カメラモジュール１０は、第１カメラモジュール部の一例としての光学部品搭載部1０Ａと、第２緩衝材１０Ｂと、上記光学部品搭載部１０Ａおよび第２緩衝材１０Ｂを内部に収納する第２カメラモジュール部の一例としてのカメラモジュール筐体部１０Ｃとを備えている。上記光学部品搭載部1０Ａは、図１では模式的に示して詳しく図示しないが、撮像を目的とした光学レンズ(光学部品)と、ＣＣＤ受光部(撮像素子)と、上記光学部品およびＣＣＤ受光部を保持する機構部とを備えている。ここで、ＣＣＤ受光部(撮像素子)は、セラミック基板上に設けられている。
【００３５】
上記光学部品搭載部１０Ａは、光学レンズやＣＣＤ受光部などの精密部品を備えているために衝撃に弱い。さらに、それらは高い位置精度を保つため、ヤング率の高い接着剤で接合されている。そのような接着剤は柔軟さに欠け耐衝撃性が低いため、衝撃加速度により接着部が剥離する可能性がある。
【００３６】
以上のような理由から、カメラモジュール１０の機構部品において光学部品搭載部１０Ａが最も衝撃に弱いため、カメラモジュール筐体部１０Ｃを質量体として、光学部品搭載部１０Ａを、第２緩衝材１０Ｂを介してカメラモジュール筐体部１０Ｃの内部底面に接続する。これにより、衝撃は第２緩衝材１０Ｂによって緩衝された後に光学部品搭載部１０Ａに伝達される。この光学部品搭載部１０Ａに伝達される衝撃加速度は低くなり、精密部品および接着剤に作用する力が小さくなるため、破壊が起こらない。
【００３７】
以上のような構造を有する携帯機器１４において耐衝撃性が向上する理由を図２,図３を用いて説明する。
【００３８】
図２に示す物理モデルＡ１は、従来技術における携帯機器に相当する。図２において、物理モデルＡ１の各パラメータは、
筐体の加速度      ：  α１０[ｍ／ｓ2]
緩衝材のばね定数  ：  ｋ１１＝４.５×１０4[Ｎ／ｍ]
緩衝材の粘性係数  ：  ｃ１１＝１００[Ｎs／ｍ]
カメラモジュールの加速度：  α１１[ｍ／ｓ2]
カメラモジュールの質量  ：  ｍ１１＝２５×１０-3[ｋｇ]
としている。
【００３９】
また、図２に示す物理モデルＡ２は、第１実施形態における携帯機器１４に相当する。図２において、物理モデルＡ２の各パラメータは、
筐体１３の加速度          ：  α２０[ｍ／ｓ2]
第１緩衝材１２のばね定数  ：  ｋ２１＝４.５×１０4[Ｎ／ｍ]
第１緩衝材１２の粘性係数  ：  ｃ２１＝１００[Ｎs／ｍ]
カメラモジュール筐体部１０Ｃの加速度：  α２１[ｍ／ｓ2]
カメラモジュール筐体部１０Ｃの質量  ：  ｍ２１＝１５×１０-3[ｋｇ]
第２緩衝材１０Ｂのばね定数  ：  ｋ２２＝１.０×１０3[Ｎ／ｍ]
第２緩衝材１０Ｂの粘性係数  ：  ｃ２２＝１００[Ｎs／ｍ]
光学部品搭載部１０Ａの加速度：  α２２[ｍ／ｓ2]
光学部品搭載部１０Ａの質量  ：  ｍ２２＝１０×１０-3[ｋｇ]
としている。
【００４０】
なお、物理モデルＡ１は、入力を筐体に発生する加速度α１０にとり、出力をカメラモジュールに発生する加速度α１１にとる１慣性系モデルである。一方、物理モデルＡ２は、入力を筐体１３に発生する加速度α２０(＝α１０)にとり、光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度α２２を出力とする２慣性系モデルである。出力である加速度が小さいほど、カメラモジュール１０および光学部品搭載部１０Ａに作用する力が小さくなり、破損し難くなる。
【００４１】
物理モデルＡ２を第１形態として対比して考えた場合、カメラモジュールは異なる固有振動数を有する２つの構成要素から成る。カメラモジュール筐体部１０Ｃの固有振動数は、
2006146076.tif 000003
であり、光学部品搭載部１０Ａの固有振動数は、
2006146076.tif 000004
である。つまり、ω２１＞ω２２である。よって、加速度α２１の波形は加速度α２２よりも高周波成分を多く含む。そのため、カメラモジュール筐体部１０Ｃは落下衝撃に対して光学部品搭載部１０Ａよりも早く応答し、落下衝突によるエネルギーを吸収する。
【００４２】
このように構成された携帯機器１４においては、筐体１３に衝撃が作用した場合であっても、カメラモジュール筐体部１０Ｃが振動することで光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度を低減することができる。
【００４３】
図３は、物理モデルＡ１,Ａ２における落下衝突に対する応答を示したものである。図３において、横軸は時間を表し、縦軸は加速度を表す。物理モデルＡ１についてはカメラモジュールに発生する加速度α１１をとり，物理モデルＡ２についてはカメラモジュール筐体部１０Ｃに発生する加速度α２１および光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度α２２をとっている。
【００４４】
なお、上記落下衝突に対する応答とは、落下衝撃により発生する加速度α１１,α２１,α２２をシミュレーションにより計算した結果を示したものである。
【００４５】
また、上記落下衝撃とは、落下衝突により筐体に発生する加速度であり、ここでは携帯電話を１.７ｍの高さからコンクリートに落下させた場合に、筐体に発生する加速度に相当する最大加速度６００００ｍ／ｓ2かつ作用時間０.１３ｍｓの半周期正弦波パルスとした。
【００４６】
図３において、従来技術における物理モデルＡ１では、カメラモジュールに発生する加速度α１１の最大値は１６０００ｍ／ｓ2である。一方、物理モデルＡ２では、光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度α２２の最大値は１１０００ｍ／ｓ2であり、落下衝撃の最大加速度の１８.３％(≒１１０００／６００００×１００)まで加速度を低減することが可能である。携帯機器Ａ１においては２６.７％(≒１６０００／６００００×１００)であるので、この発明によってカメラモジュールに作用する衝撃は大幅に低減される。
【００４７】
上記第１緩衝材１２および第２緩衝材１０Ｂには、弾性および粘性を備える部材、例えばゴム製またはゲル製の粘弾性体や、バネなどを使用する。第１緩衝材１２および第２緩衝材１０Ｂの弾性係数は、大きすぎると緩衝材は硬くなり、衝撃を十分に緩和できない。逆に小さすぎると衝撃を受けた場合に、衝撃を十分に緩和する前に潰れきってしまい、衝撃を緩和することができない。また、粘性係数に関しても、大きすぎると緩衝材は硬くなり衝撃を十分に緩和できない。逆に小さすぎると減衰の効果を得られず、やはり衝撃を十分に緩和できない。この第１実施形態の物理モデルＡ２において、第１緩衝材の縮み量は０.９６ｍｍ、第２緩衝材の縮み量は０.５ｍｍであり、第１緩衝材の厚みを２.０ｍｍ、第２緩衝材の厚みを１.０ｍｍとすれば緩衝材のひずみ率は５０％以下となり、衝撃を十分に緩和できる。
【００４８】
以上、上記第１実施形態の携帯機器１４では、落下衝突時に光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度を、第２緩衝材１０Ｂを介して光学部品搭載部１０Ａに接続されたカメラモジュール筐体部１０Ｃによって低減可能となるように、第１緩衝材１２および第２緩衝材１０Ｂを形成した。すなわち、第２カメラモジュール部としてのカメラモジュール筐体部１０Ｃの固有振動数ω１が、第１カメラモジュール部としての光学部品搭載部１０Ａの固有振動数ω２よりも大きくなるように、物理モデルの各パラメータを設定した。これにより、上記第１実施形態の携帯機器において、落下衝突時に光学部品搭載部１０Ａに発生する加速度を低減する。
【００４９】
また、上記第１実施形態では、カメラモジュール１０の機構部品の中でも特に衝撃に弱い光学部品搭載部１０Ａを衝撃から保護するため、カメラモジュール筐体部１０Ｃを衝撃吸収のための質量体としている。
【００５０】
このように、上記筐体１３に衝撃が作用した場合であっても、カメラモジュール筐体部１０Ｃが振動して衝撃を吸収することにより、衝撃に弱い撮像素子を含む光学部品搭載部1０Ａに発生する加速度を低減するので、緩衝材を厚くすることなく、簡単な構成で落下衝撃等による破損を容易に防止できると共に、カメラモジュール１０の一部であるカメラモジュール筐体部１０Ｃが質量体を兼ねているため、小型化で耐衝撃性に優れた携帯機器を実現することができる。
【００５１】
また、上記カメラモジュール筐体部１０Ｃを衝撃吸収用の重量体として用いて、衝撃に弱い撮像素子と光学部品を有する光学部品搭載部1０Ａに発生する加速度を低減することによって、撮像素子と光学部品が落下などにより破損するのを防止することができる。また、上記カメラモジュール筐体部１０Ｃを重量体として利用することによって、別に重量体を設けることなく、小型化が図れる。
【００５２】
また、上記カメラモジュール筐体部１０Ｃが筐体１３に第１緩衝材１２を介して接続された携帯機器において、カメラモジュール筐体部１０Ｃの質量ｍ２１と、光学部品搭載部1０Ａの質量ｍ２２と、第１,第２緩衝材１２,１０Ｂの各ばね定数ｋ２１,ｋ２２を夫々設定して、光学部品搭載部1０Ａの固有振動数ω２２よりもカメラモジュール筐体部１０Ｃの固有振動数ω２１が高くすることによって、カメラモジュール筐体部１０Ｃが衝撃に対して光学部品搭載部1０Ａよりも早く応答し、衝突によるエネルギーを効果的に吸収することで、撮像素子を含む光学部品搭載部1０Ａに発生する加速度を低減することができる。
【００５３】
さらに、上記筐体１３に衝撃が加わったとき、光学部品搭載部1０Ａの最大加速度が略最小になるように、第１緩衝材１２のばね定数ｋ２１の最適値をシミュレーション等により求める。そうして求めた最適値を第１緩衝材１２のばね定数として設定することにより、衝撃に弱い撮像素子を含む光学部品搭載部1０Ａへの加速度の低減効果が大きくなる。
【００５４】
また、上記第１実施形態の携帯機器において、光学部品搭載部1０Ａと筐体１３とを接続する第３緩衝材を用いることによって、第１,第２緩衝材と共に協働して衝撃を吸収することができる。
【００５５】
(第２実施形態)
図４はこの発明の第２実施形態に係わる携帯機器を模式的に示す断面図である。また、図５はこの第２実施形態の携帯機器の要部のカメラモジュール２０を模式的に示す断面図である。
【００５６】
この第２実施形態の携帯機器２４は、図４に示すように、光学ズーム機能を備えたカメラモジュール２０と、第２緩衝材２０Ｂと、上記カメラモジュール２０および第１緩衝材２２を内部に収納する筐体２３とを備えている。
【００５７】
また、上記カメラモジュール２０は、図５に示すように、第１カメラモジュール部の一例としての光学部品搭載部２０Ａと、第２緩衝材２０Ｂと、第２カメラモジュール部の一例としての機構部品搭載部２０Ｃ(質量体)とを備えている。上記機構部品搭載部２０Ｃは、光学部品搭載部２０Ａに第２緩衝材２０Ｂを介して接続される。
【００５８】
また、上記光学部品搭載部２０Ａは、ズームのために一部が駆動可能な光学レンズ群３２と、ＣＣＤ受光部３５(撮像素子)と、上記光学レンズ群３２を内蔵する光学部品搭載部筐体３１とを備えている。また、機構部品搭載部２０Ｃは、光学レンズ群３２のうちの一部を駆動するための機構部品４２(機構部)と、上記機構部品４２を内蔵する機構部品搭載部筐体４１を備えている。ここで、ＣＣＤ受光部３５は、撮像素子の一例としてのＣＣＤが例えばアルミナセラミック材料からなる基板に搭載されたものであり、ＣＣＤの中心が光学レンズ群３２の光軸と一致するように精密に位置合わせされた状態で光学部品搭載部筐体３１に接着剤により固定されている。
【００５９】
上記カメラモジュール２０において、光学レンズ４３に入射した光はプリズム３３によって折り曲げられ、光学レンズ群３２を通ってＣＣＤ受光部３５で受光される。また、光学ズームを行うため、光学レンズ群３２の一部はモータおよびリードスクリュを備えた機構部品４２によってガイド軸３４に沿って駆動され、光学レンズ間の距離が制御される。なお、機構部品搭載部筐体４１の機構部品４２は、光学部品搭載部２０Ａの光学レンズ群３２の一部を駆動するが、機構部品４２とそれにより駆動される光学レンズ群３２の一部は、衝撃を伝達する接続構造ではなく、あくまで、光学部品搭載部２０Ａからの衝撃は、第２緩衝材２０Ｂを介して機構部品搭載部２０Ｃに伝わる。
【００６０】
上記カメラモジュール２０においても、光学部品を固定するため、ヤング率の高い接着剤を使用しており、接着部分の耐衝撃性が低い。そこで、第２実施形態では、カメラモジュール２０を、第１カメラモジュール部としての光学部品搭載部２０Ａと、第２カメラモジュール部としての機構部品搭載部２０Ｃに分ける。上記機構部品搭載部２０Ｃは、光学部品搭載部２０Ａに比べ耐衝撃性が高いため、衝撃吸収用の質量体の役割を果たす。
【００６１】
上記光学部品搭載部２０Ａは、３つの光学レンズ群３２と、プリズム３３と、ガイド軸３４と、ＣＣＤ受光部３５を備えるため、その体積は質量体である機構部品搭載部２０Ｃに比べ大きい。そこで、この第２実施形態では、光学部品搭載部２０Ａを第１緩衝材２２を介して筐体２３によって挟持される構成とする。
【００６２】
上記第２実施形態では、筐体２３に衝撃が作用した場合、衝撃は第１緩衝材２２、光学部品搭載部２０Ａ、第２緩衝材２０Ｂ、機構部品搭載部２０Ｃ(質量体)の順に伝達される。この順序であっても、質量体が衝撃を吸収することで、光学部品搭載部２０Ａに伝達される衝撃は緩和される。
【００６３】
以下、上記携帯機器２４の耐衝撃性を、第１実施形態のときと同様に、図６の物理モデルと図７を用いて説明する。
【００６４】
図６の物理モデルＡ３は、従来技術における携帯機器に相当する。図６において、物理モデルＡ３の各パラメータは、
筐体の加速度      ：  α３０[ｍ／ｓ2]
緩衝材のばね定数  ：  ｋ３１＝１.５×１０6[Ｎ／ｍ]
緩衝材の粘性係数  ：  ｃ３１＝９０[Ｎs／ｍ]
カメラモジュールの加速度：  α３１[ｍ／ｓ2]
カメラモジュールの質量  ：  ｍ３１＝２５×１０-3[ｋｇ]
としている。
【００６５】
また、図６の物理モデルＡ４は、この第２実施形態における携帯機器４に相当する。図６において、物理モデルＡ４の各パラメータは、
筐体２３の加速度          ：  α４０[ｍ／ｓ2]
第１緩衝材２２のばね定数  ：  ｋ４１＝１.５×１０6[Ｎ／ｍ]
第１緩衝材２２の粘性係数  ：  ｃ４１＝９０[Ｎs／ｍ]
光学部品搭載部２０Ａの加速度：  α４１[ｍ／ｓ2]
光学部品搭載部２０Ａの質量  ：  ｍ４１＝１５×１０-3[ｋｇ]
第２緩衝材２０Ｂのばね定数  ：  ｋ４２＝４.５×１０6[Ｎ／ｍ]
第２緩衝材２０Ｂの粘性係数  ：  ｃ４２＝１２０[Ｎs／ｍ]
機構部品搭載部２０Ｃの加速度：  α４２[ｍ／ｓ2]
機構部品搭載部２０Ｃの質量  ：  ｍ４２＝１０×１０-3[ｋｇ]
としている(ここで、α３０＝α４０)。
【００６６】
図７は、物理モデルＡ３,Ａ４における落下衝撃に対する応答を示したものである。図７では、横軸は時間を表し、縦軸は加速度を表す。物理モデルＡ３についてはカメラモジュールに発生する加速度α３１をとり，物理モデルＡ４については光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度α４１および機構部品搭載部２０Ｃに発生する加速度α４２をとっている。
【００６７】
上記第２実施形態の携帯機器では、カメラモジュール２０は異なる固有振動数を有する２つの構成要素から成る。光学部品搭載部２０Ａの固有振動数は、
2006146076.tif 000005
であり、機構部品搭載部２０Ｃの固有振動数は、
2006146076.tif 000006
である。つまり、ω４１＜ω４２である。よって、加速度α４２の波形はα４１よりも高周波成分を多く含む。そのため、機構部品搭載部２０Ｃは落下衝撃に対して光学部品搭載部２０Ａよりも早く応答し、落下衝突によるエネルギーを吸収する。
【００６８】
上記理由により、物理モデルＡ３の携帯機器において、加速度の低減効果が５０％であるのに対して、物理モデルＡ４の携帯機器では、４２％まで加速度を低減させることが可能である。
【００６９】
第１緩衝材２２および第２緩衝材２０Ｂには、弾性および粘性を備える部材、例えばゴム製またはゲル製の粘弾性体や、バネなどを使用する。上記第１緩衝材２２および第２緩衝材２０Ｂの弾性係数は、大きすぎると緩衝材は硬くなり、衝撃を十分に緩和できない。逆に小さすぎると衝撃を受けた場合に、衝撃を十分に緩和する前に潰れきってしまい、衝撃を緩和することができない。
【００７０】
図８は、上記第２実施形態において第２緩衝材２０Ｂのばね定数ｋ４２を変化させたときの落下衝突時の最大加速度を示した図である。この第２実施形態におけるばね定数ｋ４２の値の付近で最も加速度低減効果が大きくなる。また、粘性係数に関しても、大きすぎると緩衝材は硬くなり衝撃を十分に緩和できない。逆に小さすぎると減衰の効果を得られず、やはり衝撃を十分に緩和できない。第２実施形態の筐体モデルＡ４において、第１緩衝材の縮み量は０.４ｍｍ、第２緩衝材の縮み量は０.０８ｍｍであり、第１緩衝材の厚みを１.０ｍｍ、第２緩衝材の厚みを０.２ｍｍとすれば緩衝材のひずみ率は５０％以下となり、衝撃を十分に緩和できる。
【００７１】
以上、上記第２実施形態の携帯機器２４によれば、光学ズーム機構を備えたため、光学部品搭載部２０Ａの体積が大きい。したがって、小型の携帯機器においては、上記第１実施形態のように質量体を筐体との間に介することが困難である。そこで光学部品搭載部に比べて耐衝撃性の高い機構部品搭載部２０Ａを衝撃吸収用の質量体としたことで、カメラモジュール２０を小型化できる。
【００７２】
また、上記第２実施形態では、落下衝突時に光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度を、第２緩衝材２０Ｂを介して光学部品搭載部２０Ａに接続された機構部品搭載部２０Ｃによって低減可能となるように、第１緩衝材２２および第２緩衝材２０Ｂを形成した。したがって、上記第２実施形態において落下衝突時に光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度を低減する。
【００７３】
このように、上記筐体２３に衝撃が作用した場合であっても、機構部品搭載部２０Ｃが振動して衝撃を吸収することにより、衝撃に弱い撮像素子を含む光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度を低減するので、緩衝材を厚くすることなく、簡単な構成で落下衝撃等による破損を容易に防止できると共に、カメラモジュール１０の一部である機構部品搭載部２０Ｃが質量体を兼ねているため、小型化で耐衝撃性に優れた携帯機器を実現することができる。
【００７４】
また、上記機構部品４２を有する機構部品搭載部２０Ｃを衝撃吸収用の重量体として用いて、衝撃に弱いＣＣＤ受光部３５と光学レンズ群３２を有する光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度を低減して、ＣＣＤ受光部３５と光学レンズ群３２が落下などにより破損するのを防止することができる。また、上記機構部品４２を有する機構部品搭載部２０Ｃを重量体として利用することによって、別に重量体を設けることなく、小型化が図れる。
【００７５】
また、上記光学部品搭載部２０Ａが筐体２３に第１緩衝材２２を介して接続される場合に、光学部品搭載部２０Ａの質量ｍ４１と機構部品搭載部２０Ｃの質量ｍ４２と第１,第２緩衝材２２,２０Ｂの各ばね定数ｋ４１,ｋ４２を設定して、光学部品搭載部２０Ａの固有振動数よりも機構部品搭載部２０Ｃの固有振動数が高くすることによって、機構部品搭載部２０Ｃが衝撃に対して光学部品搭載部２０Ａよりも早く応答し、衝突によるエネルギーを効果的に吸収することで、撮像素子を含む光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度を低減することができる。
【００７６】
さらに、上記筐体２３に衝撃が加わったとき、光学部品搭載部２０Ａの最大加速度が略最小になるように、第２緩衝材２０Ｂのばね定数ｋ４２の最適値をシミュレーション等により求める。そうして求めた最適値を第２緩衝材２０Ｂのばね定数ｋ４２として設定することにより、衝撃に弱い撮像素子を含む光学部品搭載部２０Ａへの加速度の低減効果が大きくなる。
【００７７】
また、上記光学部品搭載部２０Ａが筐体２３に第１緩衝材２２を介して接続される第２実施形態の携帯機器では、機構部品搭載部２０Ｃの質量よりも光学部品搭載部２０Ａの質量を大きく、かつ、上記第２緩衝材のばね定数よりも上記第１緩衝材のばね定数を大きくすることによって、衝撃に弱い撮像素子と光学部品を有する光学部品搭載部２０Ａに発生する加速度を低減するための各パラメータ(光学部品搭載部２０Ａ,機構部品搭載部２０Ｃの質量や第１,第２緩衝材２２,２０Ｂのばね定数,粘性係数)の設計が容易にできる。また、上記光学部品搭載部２０Ａが筐体２３に接続する第１緩衝材２２のばね定数を小さくすることにより、第１緩衝材２２の厚さを薄くして小型化が容易になる。
【００７８】
また、上記第１実施形態の携帯機器において、機構部品搭載部２０Ｃと筐体２３とを接続する第３緩衝材を用いることによって、第１,第２緩衝材と共に協働して衝撃を吸収することができる。
【００７９】
なお、この発明の携帯機器において、第１カメラモジュール部は、少なくも撮像素子部分を含んでいればよい。すなわち、上記第１カメラモジュール部に含まれるものは、撮像素子部分のみで光学部品や機構部を含まなくともよく、撮像素子部分や光学部品を含んでもよく、さらに機構部の一部を含んでいてもよい。また、上記第２カメラモジュール部は、衝撃吸収のための質量体の役割を果たし、機構部の一部または全部、光学部品の一部または全部を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の携帯機器を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は従来の携帯機器および第１実施形態の携帯機器における物理モデルを示す図である。
【図３】図３は上記第１実施形態における落下衝撃に対する応答を示す特性図である。
【図４】図４はこの発明の第１実施形態の携帯機器を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は上記第２実施形態の携帯機器におけるカメラモジュールを示す図である。
【図６】図６は従来の携帯機器および第２実施形態の携帯機器における物理モデルを示す図である。
【図７】図７は上記第１実施形態の携帯機器における落下衝撃に対する応答を示す特性図である。
【図８】図８は第２実施形態におけるばね定数ｋ４２の影響を示す特性図である。
【図９】図９は従来の第１の携帯機器を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１４,２４…携帯機器
１０,２０…カメラモジュール
１０Ａ,２０Ａ…光学部品搭載部
１０Ｃ…カメラモジュール筐体部
１２,２２…第１緩衝材
１０Ｂ,２０Ｂ…第２緩衝材
１３,２３…筐体
２０Ｃ…機構部品搭載部
３１…光学部品搭載部筐体
３２…光学レンズ群
３３…プリズム
３４…ガイド軸
４１…機構部品搭載部筐体
４２…機構部品
４３…光学レンズ
１１０…携帯電話筐体
１２０…筐体
１２１…正面側筐体(第１筐体)
１２２…背面側筐体(第２筐体)
１３０…画像撮像部
３００…カメラモジュール
３１０…静電アクチュエータ
１３１,１３２…緩衝材
１４０…実装基板
１４１…電子部品
【図１】
2006146076.tif 000007
【図２】
2006146076.tif 000008
【図３】
2006146076.tif 000009
【図４】
2006146076.tif 000010
【図５】
2006146076.tif 000011
【図６】
2006146076.tif 000012
【図７】
2006146076.tif 000013
【図８】
2006146076.tif 000014
【図９】
2006146076.tif 000015